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新型循环聚合物可能解决混合塑料的回收困境

发布时间:2022/7/21 14:43:57 来源:中塑在线

混合塑料回收在技术上具有挑战性,因此大多数消费后混合塑料产品都会被送往垃圾填埋场或焚化炉。现在,劳伦斯伯克利国家实验室的科学家们开发了一种系统,可以回收消费后的混合塑料。近日,美国科学促进会在技术杂志《科学进展》上发表了一篇同行评议的文章,详细介绍了这项研究。

从混合塑料前体中提取的材料应该为更广泛的完全可回收塑料产品铺平道路,并为汽车等耐用商品提供高效的循环经济。

伯克利实验室分子铸造厂的工作人员Brett Helms博士说:“我们每年生产出数量惊人的塑料和含有塑料的产品,但只有一小部分塑料可以被回收并用于制造类似质量的产品。这是因为大多数产品——从食品包装膜、一次性塑料袋到运动鞋和电子产品——都是由不同塑料混合物制成的。一旦它们混合在一起,就无法被回收再利用。”

混合塑料挑战

伯克利实验室的科学家们正在用一种名为聚二酮烯胺(PDK)的定制材料来解决这种混合塑料的挑战。PDK是他们开发的一种新型塑料,旨在高效并无限期地回收。他们表示,这将为塑料产品提供一种低碳制造解决方案,不再需要进入垃圾填埋场。

在《科学进展》一文中,研究人员描述了这一过程,具体如下。“PDK树脂在金属和玻璃存在的情况下被分解为固体,省去了回收商品塑料所需的高成本熔融过滤步骤。在热控制回收过程的每个阶段,我们从混合-PDK共混树脂、层压板或组件中回收特定的单体、添加剂和填料,这些材料与相关的初级原料没有区别,并且可以在闭环材料生命周期中重复使用。”

Helms解释说:“我们现在知道如何定制PDK塑料,以回收包含多种材料的复杂产品。以鞋子举例,纺织品通过粘合剂粘在橡胶上。这些产品中使用的传统材料不能被回收再利用,因为它们不能被独立解构。然而,如果它们是由不同的、特殊设计的PDK聚合物制成的,它们可能立马就被解构。”

化学回收

“回收后的材料是原始单体,”Helms说,“回收使用的是强酸。PDK塑料已被设计为在不同的温度下解构,这使得混合塑料回收成为可能。”

鞋类、家具、床垫和汽车内饰都是混合塑料产品的例子,如果它们是由PDK制成的,就可以通过这个方法被回收。

潜在的局限性

Helms说:“该工艺的局限性与其他与PDK结合的材料在强酸中是否会降解有关。我们可以处理大多数金属,但可能仍会有其他材料出现问题。我们测试了PDK树脂与金属、玻璃和其他聚合物的混合材料回收。我们发现该工艺可以用于回收材料而不会造成污染。如果有其他材料在酸中快速降解,它们可能会在未来实际的回收使用中造成问题。然而,这在现阶段还只是假设。”

Helms称,伯克利实验室拥有PDK材料以及制造和回收过程的专利。该专利已获得两家公司的商业化许可。

在工艺成为主流之前,障碍仍然存在

Helms说:“在PDK产品开发的早期阶段,收集和分类PDK产品以进行化学回收,而不是丢弃在垃圾填埋场,这是很重要的。发展与客户、品牌和零售商的合作关系将是执行循环的关键。”

Helms表示:“预计在三到五年内,我们将看到第一批PDK产品上市。在这之前,要建立合作伙伴关系,在使用寿命结束时收集PDK产品,以便它们可以被回收,这一过程比初级PDK生产成本更低,碳排放更少。”




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